Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

К одному из наиболее значимых направлений использования полимеров медицинского назначения, несомненно, относится использование их в качестве различных матриц для доставки лекарственного вещества в организм или в определенный участок тела. Для этих целей применяется различные полимеры как природного, так и синтетического происхождения, которые используются в различных формах: капсулы, гели, мази, перевязочные материалы и т.д. Тем не менее, создание новых типов носителей лекарственных веществ и покрытий на рану, изучение их свойств и применения является весьма актуальным в связи с неуклонным развитием медицинских технологий и возрастающим требованиям к средствам отечественного производства. Следует отметить, что последние годы все больше привлекают исследователей создание нанолекарственных препаратов на основе наночастицы (наночастицы –размеры лекарственных частиц имеющие в наноуровнях, т.е. миллиардная доля метра), которые будут доставляться кровопотоком непосредственно к больному органу человека, что увеличит эффективность его использования и снизит побочные эффекты. В связи с этим получение эффективных нанолекарственных препаратов на основе природного сырья является актуалным [1].

Целью настоящей работы является исследование физико-химических свойств новых носителей лекарственных препаратов интерполимерных комплексов (ИПК) полученных на основе натрийкарбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) и мочевиноформальдегидного олигомера (МФО). Плёнки из ИПК получали смешиванием водных растворов компонентов Na-КМЦ и МФО в эквинормальных соотношениях при различных содержаниях компонентов и рН среды. Растворы выливали на подложку из оптического стекла и испаряли при комнатной температуре. Структуру полученных продуктов устанавливали, используя методы ИК–спектроскопии и электронной микроскопии. ИК–спектры в интервале 400–4000 см-1 регистрировали на спектрофотометрах «NIKOLET Magna-560 IR». Механические свойства пленок ИПК изучены методом растяжения.

Получен интерполимерный комплекс для создания нанолекарственных препаратов на основе природных полиэлектролитов натрийкарбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) [1,2]. Изучены физико-химические и технологические свойства ИПК, полученного на базе Na-КМЦ и МФО (табл.1). Экспериментальные данные показали, что исследуемый ИПК легко наносится на кожу и свою гомогенность и стабильность сохраняет при длительном хранении [14]. Определены качественные показатели: цвет, запах, внешний вид, рН, агрегативная стабильность при центрифугировании и при влиянии температуры, а также срок хранения, который составляет более чем 2 года (табл. 1).

В результате были получены ИПК с различным содержанием триазинонового цикла, которые имеют глобулярную структуру с разными величинами диаметров (от 200 – до 500 A), механической прочностью ( от 80 МПа – до 140 МПа), модуля упругости ( от 3 103 МПа – до 3,8 103 МПа) а также вязкость растворов имеющий значение в области от 0,16 Па•с до 0,20 Па•с. Установлена, что ИПК на основе Na-КМЦ и МФО с повышенными прочностными свойствами можно получить из растворов компонентов, взятых при эквимольном соотношении и при рН=2,0–3,0. Изменяя структуру взаимодействующих компонентов, можно существенно управлять строение и свойства ИПК на основе Na-КМЦ и МФО. Регулирование физико-механических свойств пленок ПК открывают широкие возможности для применения их в качестве основы для мягких лекарственных форм в фармации для получения нанолекарственных препаратов.

Применение таких наноразмерных готовых лекарственных препаратов липосомальной формы приводят к увеличению эффективности в несколько раз по сравнению лекарственных препаратов микроразмерных препаратов (рис.1.) Размеры (минимальные) носителей лекарственных препаратов липосомальной формы составляет 20–50 нм [3].

Рис.1. Наночастицы липосомальной формы

Следующий вид наноразмерных носителей лекарственных препаратов это биодеградируемые полимеры (рис.2). Минимальные размеры носителей лекарственных препаратов биоразлагаемых полимеров составляет 10–300 нм. Биоразлагаемые полимеры использующиеся в медицине, гидролизуются в организме при помощи различных ферментов. В качестве таких полимеров можно применять такие природные полимеры, как коллаген, хитозан, альгинат и др. Очень перспективно использование биоразлагаемых полимеров для контролируемой доставки лекарственных наночастиц [ 4 ].

Рис.2. Наночастица биоразлагаемых полимеров

В последнее время активно развивается новая область химии высокомолекулярных соединений, связанная с синтезом трёхмерных суперразветвлённых полимеров и олигомеров, называемых дендримерами (рис.3,1). Дендримеры (деревообразные полимеры) – полимеры имеющие размеры в наноуровнях, которые составляют от 1 до 10 нм. Они, образуются при соединении молекул, обладающих ветвящейся структурой. Следующий вид носителей лекарственных препаратов наночастицы углеродных нанотрубок — это протяженные свернутые графитовые плоскости, имеющие цилиндрическую форму (рис.3,2). Как правило, толщина их достигает нескольких десятков нанометров, с длиной в несколько сантиметров. На конце нанотрубок образуется сферическая головка, которая является одной из частей фуллерена. Фуллерен – это сравнительно недавно открытая материальная наночастица с размером около трети нанометра (трети миллионной доли миллиметра). Фуллерен является формой углерода. Фуллерены – это необычные молекулы, напоминающие по форме футбольный мяч так как его размер–1 нанометр, то есть одна миллиардная часть метра [5,6].

Рис.3. Наночастицы дендримера (1) и углеродных нанотрубок

Следуеть отметить, что при смешении водных растворов полиэлектролитов в определенных технологических условиях образуются интерполимерные комплексы (ИПК) стабилизированные ионными, водородными и другими видами связей. В зависимости от соотношения взаимодействующих компонентов можно получить стехиометричные (рис.4) и нестехиометричные интерполимерные комплексы (рис.5). Эти полученные продукты успешно применяются в фармации как носители лекарственных препаратов с пролонгированными действиями [7-14]. Избыточные функциональные группы интерполимерного комплекса либо Na-КМЦ (рис.5, а) либо МФО (рис.5, б) ответственны за доставку наночастиц лекарственного препарата в орган – мишень.

Рис.4. Интерполимерные комплексы на основе Na-КМЦ и МФО стехиометрического состава: а - однородно связанные участки интерполимерного комплекса; б – дефектный область интерполимерного комплекса

Рис.5. Интерполимерные комплексы на основе Na-КМЦ и МФО нестехиометрического состава с избытком полианиона Na-КМЦ (А) и с избытком поликатиона (Б): избыточные функциональные группы Na-КМЦ (а) и МФО (б)

На основании комплексных физико-химических, физико-механических, технологических и биофармацевтических исследований показана перспективность использования интерполимерных комплексов как носители лекарственных наночастиц а также разработана технология получения гелей с заранее заданными физико-химическими и технологическими свойствами.

Выводы: таким образом, на основе комплексных физико-химических, физико-механических и технологических исследований показана перспективность использования интерполимерных комплексов на базе натрийкарбоксиметилцеллюлозы как носители наночастиц в лекарственных препаратах.

Применение наноразмерных лекарственных препаратов приводят к увеличению эффективности в несколько раз по сравнению лекарственных препаратов микроразмерных препаратов.